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                深度:HIT电池产业化异状分析

                添加时间:2018-04-27 13:11:13 来历:OFweek太阳能光伏网

                导读: 在电池正表面,因为能带弯曲,阻止了电子向正面的移动,空穴则因为本征层很薄而可以隧穿后通过高掺杂的p+型非晶硅,构成空穴传输层。

                1、HIT电池结构和常理

                HIT是Heterojunction with Intrinsic Thin-layer的缩写,意为本征薄膜异质结,因HIT已被日本三洋公司请求为注册商标,所以又被称为HJT或SHJ(Silicon Heterojunction solar cell)。该类型太阳能电池最早由日本三洋公司于1990年景事开发,当初转换功率可达到14.5%(4mm2的电池),旭日东升在三洋公司的不止改善下,三洋HIT电池的转换功率于2015年已达到25.6%。2015年三洋的HIT专利保护完毕,技能壁垒消除,是我国大力开展和推广HIT技能的大好机遇。

                下图是HIT太阳能电池的底子构造,其特点是以光照射侧的p-i型a-Si:H膜(膜厚5-l0nm)和不好侧的i-n型a-Si:H膜(膜厚5-l0nm)夹住晶体硅片,在两侧的顶层构成通明的电极和集电极,构成具有对称结构的HIT太阳能电池。

                图表:HIT太阳能电池结构示图

                深度|HIT电池产业化异状分析

                资料来历:OFweek行业研讨中心

                在电池正表面,因为能带弯曲,阻止了电子向正面的移动,空穴则因为本征层很薄而可以隧穿后通过高掺杂的p+型非晶硅,构成空穴传输层。相同,在背表面,因为能带弯曲阻止了空穴向不好的移动,而电子可以隧穿后通过高掺杂的n+型非晶硅,构成电子传输层。通过在电池正反两面沉积选择性传输层,使得光生载流子只能在吸收资猜中发生富集然后从电池的一下表面流出,从而完成两者的别离。

                2、HIT电池工艺流程

                HIT电池的一大优势在于工艺步骤相对简略,一共分为四个步骤:制绒洗涤、非晶硅薄膜沉积、TCO制备、电极制备。

                图表2:HIT太阳能电池工艺流程

                深度|HIT电池产业化异状分析

                资料来历:OFweek行业研讨中心

                制备的核心工艺对错晶硅薄膜的沉积,其对工艺清洁度要求极高,量产过程当中可靠性和可重复性是一大应战,现在通常用PECVD法纪备。

                HIT电池的制备工艺步骤简略,且工艺温度低,可防止高温工艺对硅片的损伤,并有用下降排放,但是工艺难度大,且产线与传统电池不兼容,设备资产投资较大。

                3、HIT电池优势和特点

                HIT电池具有发电量高、度电本钱低的优势,详细特点如次:

                (1)低温工艺

                HIT电池组合了薄膜太阳能电池低温(<250℃)制造的利益,从而防止选用传统的高温(>900℃)放散工艺来取得p-n结。这种技能不只节约了动力,并且低温环境使得a_Si:H基薄膜掺杂、禁带宽度和厚度等可以较精确控制,工艺上也容易优化器件特性;低温沉积过程当中,单品硅片弯曲变形小,因此其厚度可选用本底光吸收资料所要求的最低值(约80μm);同时低温过程消除了硅衬底在高温处理中的性能退化,从而允许选用“低品质”的晶体硅乃至多晶硅来作衬底。

                高温环境下发电量高,在一天的正午时分,HIT电池的发电量比一般晶体硅太阳电池高出8-10%,双玻HIT组件的发电量高出20%以上,具有更高的用户附加值。

                (2)双面电池

                HIT是十分好的双面电池,正面和不好底子无色彩差异,且双面率(指电池不好功率与正面功率之比)可达到90%以上,最高可达96%,不好发电的优势显着。

                (3)高功率

                HIT电池独有的带本征薄层的异质结结构,在p-n结成结的同时完成了单晶硅的表面钝化,大大下降了表面、介面漏交流电,提高了电池功率。现在HIT电池的实验室功率已达到23%,市售200W组件的电池功率达到19.5%。

                (4)高安稳性

                HIT电池的光照安稳性好,理论研讨声明非品硅薄膜/晶态硅异质结中的非晶硅薄膜没有发现Staebler-Wronski效应,从而不会呈现类似非晶硅太阳能电池转换功率因光照而衰退的象;HIT电池的温度安稳性好,与单晶硅电池-0.5%/℃的温度系数相比,HIT电池的温度系数可达到-0.25%/℃,使得电池即便在光照升压状况下仍有好的输出。

                (5)无光致衰减

                困扰晶硅太阳能电池最重要的问题之一即光致衰减,而HIT电池天然无衰减,乃至在光照下功率有一定程度的添加,上海微体系地点做HIT光致衰减实验时发现,光照后HIT电池转换功率添加了2.7%,在继续光照后相同没有呈现衰减象。日本CIC、瑞士EPFL、CSEM在APL上的联合宣布也证明了HIT电池的光致增强特性。

                (6)对称结构适于薄片化

                HIT电池完美的对称结构和低温度工艺使其十分适于薄片化,上海微体系所通过很多实验发现,硅片厚度在100-180μm规模内,均匀功率简直不变,100μm厚度硅片现已完成了23%以上的转换功率,现在正在进行90μm硅片批量制备。电池薄片化不只可以下降硅片本钱,其应用也能够更加多样化。

                (6)低本钱

                HIT电池的厚度薄,可以节约硅资料;低温工艺可以减少能量的伤耗,并且允许选用廉价衬底;高功率使得在同输出功率的条件下可以减少电池的面积,从而有用下降了电池的本钱。

                4、HIT电池产业化异状

                OFweek产业研讨院数据显示,在大规模量产方面,数一数二的当然是日本三洋,现有产能1GW,量产功率达23%。除此之外,具有较成熟HIT技能的还有Keneka、Sunpreme、Solarcity、福建均石、晋能、新奥、汉能等企业。

                图表:国表里HIT太阳能电池产业化状况(单位:%,MW)

                深度|HIT电池产业化异状分析

                资料来历:OFweek行业研讨中心

                现在HIT环亚国际进口的量产难点主要包括以次几方面:

                (1)高质量硅片:相较常规N型环亚国际进口,HIT电池对硅片质量有更高的要求,需要慎重选择硅片供给商。

                (2)制绒后硅片表面洁净度的控制:HIT电池对硅片表面洁净度要求十分高,需要平衡硅片洗涤洁净程度和相关化学品以及水的伤耗。

                (3)各岁序Q-time控制:HIT电池在完成非晶硅镀膜之前,对硅片暴露在空气中的时间以及环境要求比较严苛,需要留意各岁序Q-time的控制。

                (4)出产接连性关于TCO镀膜设备的影响:TCO镀膜有必要保证接连投料,不然良率和设备状况都会遭到影响,尤其在产线刚投产时,坚持出产接连性是一大应战。

                (5)高粘度浆料的接连印刷安稳性:在HIT电池制备过程当中,浆料粘度大导致的虚印断栅象较多,需要数倍于常规产线的注重。

                (6)焊带拉力的安稳性:拉力安稳的窗口窄,双玻双面发电的组件结构进一步添加了电池串联的难度。

                此外,影响HIT产业化的重要因素之一即本钱问题,据杨立友博士介绍,HIT电池BOM本钱前四项为硅片、导电银浆、靶材、制绒添加剂。针对这几个高本钱部分,可进行专项降本,包括下降原资料的伤耗量、要害设备的国产化、要害原资料的国产化、新技能的导入等。

                5、HIT电池市场前景展望

                降本增效一直是光伏行业永恒的主题,跟着行业不止的技能进步和政策推进,大众的目光逐渐转移至度电本钱上,高效电池因此备受注视。继PERC电池成为行业抢手后,HIT电池技能初有打破,性价比优势开始闪现,未来将是P型PERC电池与N型HIT电池争霸光伏产业的时代。

                期望了解更多HIT电池市场的相关信息,请订阅OFweek太阳能光伏研讨团队最新推出的《HIT高效电池技能及前景猜想汇报》。

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